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基于高速摄像技术的管道车运动特性试验研究

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管道车的运动特性是筒装料管道水力输送技术研究的重要内容。基于国家自然科学基金项目（51109155和51179116）和山西省自然科学基金项目（2015011067）项目，论文首次采用高速摄像机，测定了筒装料管道水力输送下的管道车运动情况。研究重点分析了多因素影响下，管道车加速阶段及平稳运行阶段运动状态的变化。研究成果分述如下：
　　首先，利用高速摄像机对管道车加速运动阶段进行拍摄，研究了管道车起动之后加速到平稳运行阶段的过程中运动速度的变化，管道车从测试管段起始点进行加速运动，在达到某一速度之后，速度不再发生较大变化，进入稳定运行阶段。在整个加速过程中，加速度并不恒定，其随着管道车速度增大而减小。
　　其次，对管道车加速运动阶段以及平稳运行阶段的受力状况进行了分析，建立了管道车稳定运行时的数学模型，并将数学模型与试验数据结合进行分析。
　　然后，对流量条件为Q=30,40,50,60m3/h；车长为L=100,150mm；车径为D=60,70,80mm，输送载荷M=0kg，0.3kg的管道车以进行试验分析，得出流量、车长、车径、输送载荷这些试验参数对管道车速度、稳定运行阶段平均速度、加速段长度的影响：
　　（1）相同输送载荷的情况下，管道车速度随流量的增大而增大，加速度随流量增大而增大，随管道车稳定阶段平均速度随管道内流量的变化基本呈正比例关系。
　　（2）在相同流量和输送载荷的情况下，管道车速度随车径的增大而增大，随车长的增大而减小。管道车加速过程中加速度也随车径的增大而增大，随车长的增大而减小。同时，管道车直径变化对管道车速度的影响幅度高于管道车车长对管道车速度的影响。
　　（3）相同车型与流量工况下，管道车速度随输送载荷的增加而减小，管道车稳定运行阶段平均速度也随输送载荷的增加而减小。
　　（4）在管道车流量与输送载荷都一定时，径长比为0.53的管道车在稳定运行阶段速度最快，径长比为0.6的管道车稳定运行阶段速度最低。径长比为0.467的管道车加速距离最长，径长比为0.6的管道车加速距离最短。
　　（5）在管道车车型及输送载荷一定时，管道车加速距离随管道内水流流量而增大。
　　该研究成果充实了筒装料管道水力输送技术中管道车加速阶段速度与加速度变化的研究，为水力输送技术的进一步推广提供一定价值。

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